Componentes que pueden provocar una explosión: material inflamable, oxígeno, fuente de ignición
Una explosión es una reacción exotérmica con una liberación repentina de una gran cantidad de energía, que da lugar a una fuerte onda de presión.
Una explosión se produce cuando están presentes un material inflamable, oxígeno y una fuente de ignición. En caso de que falte un componente no se produce la reacción exotérmica.
Existen varias medidas de protección contra explosión para evitarlas de forma segura. Mientras que con la protección contra explosión primaria se evita la presencia de la atmósfera explosiva, con la protección contra explosión secundaria se evita con seguridad una explosión evitando constructivamente fuentes de ignición efectivas. Las fuentes de ignición efectivas son, por ejemplo, chispas eléctricas y superficies calientes de equipamiento eléctrico o arcos eléctricos, electricidad estática, etc. En función de la aplicación, existen varios tipos de protección contra ignición con diferentes principios de protección para la protección contra explosión secundaria. También existe la protección contra explosión terciaria. Se trata de medidas constructivas que reducen las consecuencias de una explosión a un nivel aceptable.
La siguiente visión general se centra en la protección contra explosión secundaria. A la hora de seleccionar el equipo, según los tipos de protección, el usuario debe analizar el tipo de peligro y la duración y frecuencia del mismo. El tipo de peligro se refiere a la consideración de la fuente de ignición según la temperatura de ignición y la energía de ignición. En caso de duración y frecuencia del peligro, se establece la conexión de la clasificación de zonas, así como la categoría del equipo y el nivel de protección de equipos.
Los equipos para uso en atmósferas potencialmente explosivas del grupo II (gases) se dividen en clases de temperatura (T1-T6), que indican la temperatura superficial máxima que puede alcanzar el equipo. La temperatura superficial se aplica a todas las partes de un
equipamiento que puedan entrar en contacto con la mezcla de gases explosiva.
Un equipo solo puede utilizarse si la temperatura asignada a la clase de temperatura es inferior a la temperatura de ignición de la mezcla de gases. Los equipos marcados con una clase de temperatura más alta, es decir, una temperatura superficial más baja, también pueden utilizarse con mezclas de gases con una temperatura de ignición más alta. Por lo tanto, puede utilizarse un equipo con rotulación T6 para todos los gases.
Para los polvos, no se distingue entre clases de temperatura (T1-T6). Los equipos del Grupo III (polvos) están identificados con una temperatura superficial máxima. Deben tenerse en cuenta los depósitos de polvo adicionales. Encontrará más información sobre los límites de temperatura en los fundamentos de la protección contra explosión (véase descarga).
| Temperatura superficial máxima en °C | Rango de temperatura de ignición en °C | Ejemplos | |
|---|---|---|---|
| Clase de temperatura | |||
| T1 | 450 | > 450 | Monóxido de carbono, metano, hidrógeno |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acetileno, butano, etileno |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Gasolina, sulfuro de hidrógeno, ciclohexano |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acetaldehído, éter dietílico (ninguna otra sustancia) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Sin sustancias |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Sulfuro de carbono |
Los equipos para uso en atmósferas explosivas de los grupos II (gases) y III (polvo) se dividen en grupos (IIA-IIC, IIIA-IIIC), que indican la energía máxima de ignición del equipo.
Un equipo solo puede utilizarse si la energía máxima de ignición del equipo es inferior a la energía mínima de ignición de la sustancia (mezcla de gas o polvo). Puede utilizarse un equipo con rotulación IIC para todos los gases y un equipo con rotulación IIIC para todos los polvos.
Los gases son más explosivos que los polvos, por ejemplo, los equipos con IIB son adecuados para IIIC.
| Energía de ignición necesaria | Peligrosidad de las sustancias | Ejemplos de tejidos | |
|---|---|---|---|
| Grupo | |||
| IIA | +++ | + | Acetona, etano, amoníaco, monóxido de carbono. Propano, butano, gasolina, gasóleo, acetaldehído |
| IIB | ++ | ++ | Metano, etileno, éter etílico, alcohol etílico, sulfuro de hidrógeno |
| IIC | + | +++ | Hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono |
| IIIA | +++ | + | Pelusa inflamable, p. ej., fibras de algodón |
| IIIB | ++ | ++ | Polvo no conductor, p. ej., harina, madera |
| IIIC | + | +++ | Polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio |
La clasificación de zonas es responsabilidad del operador de la planta. En Europa, está regulada por la Directiva ATEX 1999/92/CE (Directiva sobre operadores). Además, el operador también debe cumplir los requisitos de la norma IEC/EN 60079-10.
Las categorías de equipos y el nivel de protección de equipos describen el nivel de seguridad o el nivel de protección de los equipos. Qué equipo es adecuado para qué zona se muestra en la Directiva ATEX 2014/34/UE a través de la categoría de equipos (categorías 1, 2, 3). En la norma IEC/EN 60079-0, la capacidad de uso de los equipos para las zonas respectivas se describe mediante el nivel de protección de equipos (Equipment Protection Level – EPL: a, b, c). La G significa "gas" y la D "polvo" (Englisch: Dust) tanto en la rotulación de la categoría de equipos como en el nivel de protección de equipos. Por ejemplo, en el sector del gas, un equipo con la rotulación 1G y Ga, es decir, con un nivel de seguridad y protección muy alto, es adecuado para la zona peligrosa 0 y, por tanto, también para todas las demás zonas de gas. Constructivamente, este equipo está diseñado para ser seguro incluso en caso de dos fallos independientes.
| Nivel de seguridad o protección |
Categoría de equipos
ATEX RL 2014/34/UE |
Nivel de protección de equipos (EPL)
Norma IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Clasificación de zonas | |||
| RL 1999/92/CE | |||
| Zonas de gas | |||
| Zona 0 | Muy alto - con dos fallos independientes el equipo sigue siendo seguro | 1G | Ga |
| Zona 1 | Alto - en caso de fallo independiente, el equipo sigue siendo seguro | 2G | Gb |
| Zona 2 | Normal - sin seguridad contra fallos | 3G | Gc |
| Zonas de polvo | |||
| Zona 20 | Muy alto - con dos fallos independientes el equipo sigue siendo seguro | 1D | Da |
| Zona 21 | Alto - en caso de fallo independiente, el equipo sigue siendo seguro | 2D | Db |
| Zona 22 | Normal - sin seguridad contra fallos | 3D | Dc |
En Europa, además de la rotulación según la norma IEC/EN 60079-0, debe haber una rotulación según la Directiva ATEX 2014/34/UE.
La Directiva ATEX exige que los equipos se dividan en grupos y categorías. El grupo de equipos I comprende las instalaciones de la minería con peligro de gas y/o polvo de mina. El grupo de equipos II incluye todas las demás zonas Ex ajenas a la minería, por ejemplo, la industria química, el tratamiento de petróleo y gas, los polvos explosivos en molinos y silos, etc.
La rotulación de la serie de normas IEC/EN 60079 incluye información sobre el tipo de protección, los grupos de gas y polvo, la clase de temperatura y el nivel de protección de equipos (EPL).
II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
G – Atmósfera: G = gas
i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
II - Grupos: II = gas
C - Subgrupos: C = hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono
T6 – Clase de temperatura: T6 = 85 °C
Ga - Nivel de protección de equipos: G = gas | a = apto para zona 0
II - Grupo de equipos: I = minería | II= todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
D – Atmósfera: D = polvo
i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a – Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
III – Grupos: III = polvo
C – Subgrupos: C = polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio
125 °C – Temperatura superficial máx.: 125 °C = temperatura superficial máx. de 125 °C
Da – Nivel de protección de equipos: D = polvo, a = apto para zona 20
II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
( ) - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
G – Atmósfera: G = gas
i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
Ga - Nivel de protección de equipos: G = gas, a = apto para zona 0
[ ] - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
II - Grupos: II = gas
C - Subgrupos: C = hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono
II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
( ) - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
D – Atmósfera: D = polvo
i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
Da - Nivel de protección de equipos: D = polvo, a = apto para zona 20
[ ] - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
III – Grupos: III = polvo
C – Subgrupos: C = polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio
Principio:
Fuente de ignición posible, explosión controlada con seguridad
Concepto de protección:
Construcción de carcasa sólida, pruebas de tipo
Campo de aplicación:
Motores, equipos de conmutación, electrónica de potencia
Principio:
Exclusión segura de fuentes de ignición
Concepto de protección:
Ausencia de fuentes de ignición operativas, exclusión de fallos de funcionamiento mediante medidas especiales
Campo de aplicación:
Motores, transformadores, luminarias, bornas, cajas de barras colectoras
Principio:
Conexión segura de atmósferas explosivas
Concepto de protección:
Mantenga la carcasa bajo sobrepresión con gas de protección contra ignición
Campo de aplicación:
Máquinas, motores, armarios de control (electrónica)
Principio:
Fuente de ignición presente pero controlada de forma segura
Concepto de protección:
Incrustación del equipamiento en masa de moldeo, aceite mineral o arena
Campo de aplicación:
Electrónica, transformadores, condensadores, relés
Principio:
Posibilidad de chispas o efectos térmicos, pero no inflamables
Concepto de protección:
Limitación segura de la energía teniendo en cuenta los errores y los efectos del almacenamiento de energía
Campo de aplicación:
Tecnología de medición, control y regulación, sensores, actuadores, instrumentación
Simplificación de todos los tipos de protección para los requisitos reducidos de la zona 2/zona 22. No se requiere certificado de examen de tipo CE. Existen los siguientes tipos de protección:
Para la tecnología de medición, control y regulación en instalaciones con zonas Ex, el tipo de protección Seguridad intrínseca (Ex i) se ha establecido en todo el mundo.
El circuito intrínsecamente seguro suele estar formado por los siguientes componentes:
El principio de protección del tipo de protección con seguridad intrínseca Ex i se basa en la limitación de la energía conducida a la zona Ex y almacenada en ella. La energía de una posible chispa debe ser siempre inferior a la energía mínima de ignición de la atmósfera explosiva circundante.
Para garantizar que la interconexión correspondiente no pueda producir chispas inflamables ni superficies calientes, el usuario o el operador de la planta debe aplicar y documentar la "Verificación de la seguridad intrínseca" de acuerdo con la norma EN/IEC 60079-11 y la norma del instalador EN/IEC 60079-14. Este método ofrece al usuario la ventaja de que los equipos de campo con seguridad intrínseca Ex i y los separadores con seguridad intrínseca Ex i pueden seleccionarse y combinarse según los requisitos específicos, independientemente del fabricante.
A diferencia de todos los demás tipos de protección, la seguridad intrínseca Ex i según IEC/EN 60079-11 se refiere no solo a un único equipamiento, sino también a todo el circuito intrínsecamente seguro.
Ventajas del tipo de protección "Ex i - Seguridad intrínseca":
